天文学家新发现的恒星S301，正以超过光速8%的速度在宇宙中飞驰。眨一下眼，你就错过它了。但比速度更让人意外的是另一件事：这颗恒星本不该存在。
S301并不是一个孤立的异类。它是一群疯狂绕行银河系中心黑洞的恒星"高速公路"中，已知速度最快的成员。该区域极端的引力，既解释了这些恒星为何能如此高速飞驰，也解释了它们的出现为何如此不合常理——黑洞通常会撕碎孕育恒星的气体和尘埃云。
但这些恒星确实存在，而且我们现在能观测到它们，这件事本身就极为有用。银河系中心过于明亮、过于拥挤，几十年来，我们几乎无法分辨那里发生了什么。如今，借助S301及其同类，这一局面正在迅速改变。
一束探照灯里的萤火虫
地球位于银河系的一条旋臂上，距离银河系中心约26500光年。从我们所处的这个安静的银河系郊区，试图窥视银河系中心，就像眯着眼直视探照灯的光束。该区域如此拥挤，因而如此明亮，在天文学历史的大部分时间里，人们几乎不指望能从中分辨出单个天体。
德国马克斯·普朗克地外物理研究所的天文学家斯特凡·吉莱森说："这是一个非常漂亮的天文系统。它就像放在我们家门口的礼物，我们只需要持续观测它，就能学到非常多东西。"
问题不止于此。地球大气层会模糊我们的视线，让微小天体尤其难以分辨。整个区域还被巨大的尘埃和气体云遮蔽。银河系中心的黑洞——人马座A*，直到1974年才被发现，而那时距离天文学家确认其周边区域正是银河系中心，才过去了几十年。
直到最近，天文学家才能足够清晰地穿透这片混乱，分辨出单个恒星。吉莱森打了个比方："想象一只小萤火虫停在汽车前灯旁边——如果你的视力不是非常非常好，你可能会错过那只萤火虫。你需要的是非常大型设备的解析能力。"换句话说，需要一台非常大的望远镜。
从自适应光学到干涉测量
问题在于：我们还没有这样的望远镜，至少目前还没有。一台常规望远镜需要约30到40米口径的镜面，才能分辨出这些极近距离的恒星。虽然有几台这样的天文台正在建造中，但天文学家并不想干等。吉莱森说："我们是非常没有耐心的人。"于是，他们找到了巧妙的变通办法来观测银河系中心附近的恒星。
第一个突破是自适应光学。这项技术不依赖刚性镜面，而是使用一面每秒能微妙改变形状数百或数千次的镜面。这些微小的调整抵消了地球湍流大气造成的模糊，大幅提升了视野的清晰度。
20世纪90年代末，两个团队——一个由马克斯·普朗克地外物理研究所的莱因哈德·根泽尔领导，另一个由加州大学洛杉矶分校的安德烈娅·盖兹领导——利用自适应光学，首次分辨出银河系中心附近最早的恒星。这些恒星以约2000公里/秒的速度移动，并从距离人马座A*约一光月的位置经过。吉莱森在评价那些早期观测时说："他们获得的解析度简直像魔法一样。"
2002年，根泽尔的团队发现了一颗此后多年主导该领域的恒星，名为S0-2。在距离人马座A*最近的位置，它仅相距17光时，速度达到约7650公里/秒，接近光速的3%。通过追踪它的轨道，根泽尔和盖兹得以开始称量银河系中心那个天体的质量。它必须极其巨大且异常致密——这成为人马座A*确实是一个黑洞的有力证据。
下一个飞跃出现在2018年，当时S0-2再次近距离掠过。这一次，研究人员使用了干涉测量技术，将多台望远镜收集的光线组合起来，产生一台大得多的天文台的观测效果。这让他们以前所未有的精度追踪该恒星的轨道，并确定了人马座A*的质量。这项工作为根泽尔和盖兹赢得了2020年诺贝尔奖。但这仅仅是开始。
三类恒星，一个谜题
绕行银河系中心这个庞然大物黑洞的恒星，本身就令人困惑。随着天文学家更密切地观测银河系中心，他们发现这些恒星分为三个截然不同的类别。
- S星：危险地靠近黑洞；
- 顺时针盘星：在更外围遵循更有序的轨道；
- 离盘星：路径更为混乱，有时似乎与其他恒星反向运行。
S星构成了一个特别的谜题，部分原因在于它们年轻得令人意外。这些恒星不可能在现在所处的位置开始生命，因为那里没有足够的气体和尘埃供它们形成。但同样，它们所属的恒星家族寿命只有约5000万年，远不足以让它们逐渐而平和地迁移到银河系中心。
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